CN114773031A - 一种陶瓷材料成型方法及陶瓷制品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷材料成型方法及陶瓷制品，方法包括：制备陶瓷原料，并对制备完成的陶瓷原料进行预热加工，得到陶瓷粗坯；按照产品需求，对陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理，以对陶瓷粗坯进行初步成型，得到陶瓷初型；将陶瓷初型送入辊道窑烧制，并送入已预加热的辊机平台上进行压制成型，得到陶瓷终型，将所述陶瓷终型送入高温窑炉进行烧结，经冷却后得到陶瓷制品。本发明通过对陶瓷原料进行预热加工得到陶瓷粗坯，利用陶瓷粗坯在高温情况下有一定延展性、塑性、可加工性等特点，再进行后续的初步成型与压制成型等工艺，制成具有不同形状、大小、厚薄的陶瓷制品，在简化陶瓷材料成型过程的同时，又可以保证成型质量。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷产品制作技术领域，尤其涉及一种陶瓷材料成型方法及陶瓷制品。
背景技术
陶瓷材料产品的生产过程通常是通过原材料配料→破碎→粉碎→成型→干燥→烧成工艺过程实现，生产制造出不同形状的陶瓷产品、制品。其成型方法有注浆成型、挤压成型、干压半干压成型、等静压成型等，其共同特点通常都是在常温、低温等不高于400℃的情况下完成，产品、材料的形状、大小等在此时就基本确定下来，然后经后续的高温烧结后完全定型。这些传统的成型工艺方法的特点就是先成型后高温烧成，在高温烧成之前需要经过一系列复杂的工艺过程和配套相关的设备、装备，参数控制也较复杂，增加了陶瓷成型的难度与成本。如成型时的颗粒度大小、级配，泥浆浓度、含水率、流动性，粉体的含水率、坯体的生坯强度及干燥控制等，烧成之前任一环节的不足和隐患都将影响产品的最终质量。
因此，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种陶瓷材料成型方法及陶瓷制品，旨在解决现有技术中的成型工艺方法的特点就是先成型后高温烧成，在高温烧成之前需要经过一系列复杂的工艺过程和配套相关的设备、装备，参数控制也较复杂，增加了陶瓷成型的难度与成本的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种陶瓷材料成型方法，其中，所述方法包括：
制备陶瓷原料，并对制备完成的陶瓷原料进行预热加工，得到陶瓷粗坯；
按照产品需求，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理，以对所述陶瓷粗坯进行初步成型，得到陶瓷初型；
将所述陶瓷初型送入辊道窑烧制，并送入已预加热的辊机平台上进行压制成型，得到陶瓷终型；
将所述陶瓷终型送入高温窑炉进行烧结，经冷却后得到陶瓷制品。
在一种实现方式中，所述陶瓷原料包括以下组分：
球土30-50％，铝矾土10-20％，1#熔块10-20％，2#熔块30-50％，钾长石5-10％，钠长石5-10％。
在一种实现方式中，所述1#熔块包括以下组分：
SiO2 61.27％，Al2O3 13.36％，CaO 1.66％，MgO 5.1％，K2O 0.3％，Na2O 12.62％，Li2O 0.12％，B2O3 6.5％。
在一种实现方式中，所述2#熔块包括以下组分：
SiO2 54％，Al2O3 29％，CaO 0.58％，MgO 2.7％，K2O 0.3％，Na2O 1.6％，Li2O4.7％，B2O3 0.32％。
在一种实现方式中，所述按照产品需求，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理，以对所述陶瓷粗坯进行初步成型，得到陶瓷初型，包括：
通过挤出工艺、冲压工艺、模框工艺，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理。
在一种实现方式中，所述陶瓷初型在辊道窑中烧制的煅烧时间1-3h，煅烧温度900-1100℃。
在一种实现方式中，所述已预加热的辊机平台的温度为500-700℃，所述辊机平台的轧制压力为5-30MPa。
在一种实现方式中，所述陶瓷终型在高温窑炉烧结的烧结温度为1100-1200℃。
在一种实现方式中，所述将所述陶瓷初型送入辊道窑烧制，并送入已预加热的辊机平台上进行压制成型，得到陶瓷终型之后，还包括：
通过机械手设备对所述陶瓷终型进行整型处理。
第二方面，本发明实施例还提供一种陶瓷制品，其中，所述陶瓷制品基于上述方案中任一项所述的陶瓷材料成型方法制作而成。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种陶瓷材料成型方法，所述方法包括：制备陶瓷原料，并对制备完成的陶瓷原料进行预热加工，得到陶瓷粗坯；按照产品需求，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理，以对所述陶瓷粗坯进行初步成型，得到陶瓷初型；将所述陶瓷初型送入辊道窑烧制，并送入已预加热的辊机平台上进行压制成型，得到陶瓷终型，将所述陶瓷终型送入高温窑炉进行烧结，经冷却后得到陶瓷制品。本发明改变了传统的先成型后高温烧结的陶瓷成型工艺，本发明通过对陶瓷原料进行预热加工得到陶瓷粗坯，利用陶瓷粗配在高温情况下有一定延展性、塑性、可加工性等特点，在进行后续的初步成型与压制成型等工艺，制成具有不同形状、大小、厚薄的陶瓷制品，避免了传统工艺中对于工艺过程、设备、参数控制等提出的较高要求，在简化陶瓷材料成型过程的同时，又可以保证成型质量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的陶瓷材料成型方法的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例提供一种陶瓷材料成型方法，该成型方法相对于传统的陶瓷材料成型方法，本实施例简化了陶瓷材料成型过程的同时，又可以保证成型质量。具体实施时，本实施例首先制备陶瓷原料，并对制备完成的陶瓷原料进行预热加工，得到陶瓷粗坯。然后，按照产品需求，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理，以对所述陶瓷粗坯进行初步成型，得到陶瓷初型。最后，将所述陶瓷初型送入辊道窑烧制，并送入已预加热的辊机平台上进行压制成型，得到陶瓷终型，将所述陶瓷终型送入高温窑炉进行烧结，经冷却后得到陶瓷制品。本实施例改变了传统的先成型后高温烧结的陶瓷成型工艺，本发明通过对陶瓷原料进行预热加工得到陶瓷粗坯，利用陶瓷粗坯在高温情况下有一定延展性、塑性、可加工性等特点，再进行后续的初步成型与压制成型等工艺，制成具有不同形状、大小、厚薄的陶瓷制品，避免了传统工艺中对于工艺过程、设备、参数控制等提出的较高要求。
具体地，本实施例的陶瓷材料成型方法包括如下步骤：
步骤S100、制备陶瓷原料，并对制备完成的陶瓷原料进行预热加工，得到陶瓷粗坯。
本实施例首先制备陶瓷原料，该陶瓷原料包括以下组成：
球土30-50％，铝矾土10-20％，1#熔块10-20％，2#熔块30-50％，钾长石5-10％，钠长石5-10％。
所述球土是由高岭石构成并混有一定数量的石英、云母及有机质等杂质的一种可塑黏土，因其可塑性较好，因此可用于改善坯料的成型性能。
在一种实现方式中，本实施例的陶瓷原料的组分配比如下：
球土32％，铝矾土12％，1#熔块12％，2#熔块30％，钾长石7％，钠长石7％。
在另一种实现方式中，本实施例的陶瓷原料的组分配比还可如下：
球土30％，铝矾土10％，1#熔块13％，2#熔块31％，钾长石8％，钠长石8％。
本实施例中的1#熔块包括以下组分：
SiO2 61.27％，Al2O3 13.36％，CaO 1.66％，MgO 5.1％，K2O 0.3％，Na2O 12.62％，Li2O 0.12％，B2O3 6.5％。
2#熔块包括以下组分：
SiO2 54％，Al2O3 29％，CaO 0.58％，MgO 2.7％，K2O 0.3％，Na2O 1.6％，Li2O4.7％，B2O3 0.32％。
本实施例基于上述组分配比陶瓷原料并进行粗碎以及球磨工艺，当制备完成后，本实施例对该制备完成的陶瓷原料进行预热加工，并制作形成陶瓷粗坯。此时的陶瓷粗坯还未成型，只是一个可用于制作陶瓷制品的材料。由于基于本实施例的上述组分配比制备完成的陶瓷原料在高温下具有较低的软化温度，较宽的烧结范围，同时具有比较好的耐极冷极热性能，因此，基于该陶瓷原料制作成的粗坯有利于后续进行成型工艺。
步骤S200、按照产品需求，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理，以对所述陶瓷粗坯进行初步成型，得到陶瓷初型。
在本实施例中，当制备形成陶瓷粗坯后，本实施例基于产品需求，该产品需求中包括产品工艺以及产品形状等参数，基于该产品需求，就可以将陶瓷粗坯进行延展性处理和塑形处理，目的是对陶瓷粗坯进行初步成型，得到陶瓷初型，该陶瓷初型是一个初步形状，该初步形状是与产品需求中的产品形状相似的，至少是形状大致相同。由于本实施例在基于陶瓷原料制备陶瓷粗坯时是对陶瓷原料进行预加热后再进行制备的，因此得到的陶瓷粗坯是具有一定的温度的，这样就有利于对陶瓷粗坯进行处理以得到陶瓷初型。具体实施时，本实施例可通过挤出工艺、冲压工艺、模框工艺，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理，从而得到陶瓷初型。
步骤S300、将所述陶瓷初型送入辊道窑烧制，并送入已预加热的辊机平台上进行压制成型，得到陶瓷终型。
当得到陶瓷初型后，本实施例将陶瓷初型送入辊道窑烧制，烧制的目的是使得陶瓷初型在高温作用下软化，便于后续的压制成型工艺。具体地，所述陶瓷初型在辊道窑中烧制的煅烧时间1-3h，煅烧温度900-1100℃。由于陶瓷初型只是一个初步形状，而产品需求中的产品形状是有一定的尺寸要求的，比如厚度要求、长度要求等。为此，本实施例在烧制完成后，将陶瓷初型送入已预先加热的辊机平台上进行压制或者热轧成型，由于辊机平台上已经预先加热，且陶瓷初型也经过烧制，因此此时的陶瓷初型便于塑型，经过辊机平台的压制成型，即可得到陶瓷终型。具体地，所述已预加热的辊机平台的温度为500-700℃，所述辊机平台的轧制压力为5-30MPa。
在一种实现方式中，本实施例在得到陶瓷终型后，还可以借助机械手设备对陶瓷终型进行整型处理，使得陶瓷终型的尺寸以及形状更为精准。或者，还可利用机械加工设备将陶瓷终型加工成异型、薄片状产品。
步骤S400、将所述陶瓷终型送入高温窑炉进行烧结，经冷却后得到陶瓷制品。
在本实施例中，当得到陶瓷终型后，将该陶瓷终型送入高温窑炉进行烧结，所述陶瓷终型在高温窑炉烧结的烧结温度为1100-1200℃，烧制完成后，经过冷却就可以得到陶瓷制品。在具体应用过程中，本实施例中成型步骤(包括步骤S200中的初步成型步骤以及步骤S300中的压制成型步骤)可在高温窑炉烧结的步骤之前，也可以在高温窑炉烧结的步骤之后，可基于具体的产品工艺需求进行选择。此外，针对形状复杂且尺寸要求较高的陶瓷制品，本实施例可进行多道成型步骤，直至符合要求。在得到陶瓷制品后，本实施例还可对该陶瓷制品进行抛磨以及切割等处理，得到陶瓷成品。
由于现有技术中为了制备出致密度均一的产品，需要对陶瓷的成型粉体提出很高的要求，比如需要严格控制成型时的粉体颗粒度大小、级配，泥浆浓度、含水率、流动性，粉体的含水率、坯体的生坯强度及干燥控制等。而基于本实施例的陶瓷材料成型的方法，节省了传统生产工艺过程原料预处理、成型、干燥过程等设备装备的投入，也省去由于生料成型所需解决的一系列技术问题，在提高陶瓷粗坯致密度的同时，还可按照需求压制成具有不同形状、大小、厚薄的陶瓷制品，解决了现有陶瓷薄板成型难度大的问题，且通过热轧、冲模、折边或外加机械手设备等多种方法，也为生产异形的陶瓷制品提供了有利条件。
基于上述实施例，本发明还提供一种陶瓷制品，所述陶瓷制品是基于上述实施例中的陶瓷材料成型方法所制备而成的。基于上述方法所制备的陶瓷制品，在工艺流程上更为简单，且尺寸参数更为准确。上述实施例已经对陶瓷制品的成型过程进行了详细的介绍，此处不再赘述。
综上，本发明公开了一种陶瓷材料成型方法及陶瓷制品，方法包括：制备陶瓷原料，并对制备完成的陶瓷原料进行预热加工，得到陶瓷粗坯；按照产品需求，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理，以对所述陶瓷粗坯进行初步成型，得到陶瓷初型；将所述陶瓷初型送入辊道窑烧制，并送入已预加热的辊机平台上进行压制成型，得到陶瓷终型，将所述陶瓷终型送入高温窑炉进行烧结，经冷却后得到陶瓷制品。本发明改变了传统的先成型后高温烧结的陶瓷成型工艺，本发明通过对陶瓷原料进行预热加工得到陶瓷粗坯，利用陶瓷粗坯在高温情况下有一定延展性、塑性、可加工性等特点，再进行后续的初步成型与压制成型等工艺，制成具有不同形状、大小、厚薄的陶瓷制品，避免了传统工艺中对于工艺过程、设备、参数控制等提出的高要求，在简化陶瓷材料成型过程的同时，又可以保证成型质量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷材料成型方法，其特征在于，所述方法包括：
制备陶瓷原料，并对制备完成的陶瓷原料进行预热加工，得到陶瓷粗坯；
按照产品需求，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理，以对所述陶瓷粗坯进行初步成型，得到陶瓷初型；
将所述陶瓷初型送入辊道窑烧制，并送入已预加热的辊机平台上进行压制成型，得到陶瓷终型；
将所述陶瓷终型送入高温窑炉进行烧结，经冷却后得到陶瓷制品。
2.根据权利要求1所述的陶瓷材料成型方法，其特征在于，所述陶瓷原料包括以下组分：
球土30-50％，铝矾土10-20％，1#熔块10-20％，2#熔块30-50％，钾长石5-10％，钠长石5-10％。
3.根据权利要求2所述的陶瓷材料成型方法，其特征在于，所述1#熔块包括以下组分：
SiO2 61.27％，Al2O3 13.36％，CaO 1.66％，MgO 5.1％，K2O 0.3％，Na2O 12.62％，Li2O0.12％，B2O3 6.5％。
4.根据权利要求2所述的陶瓷材料成型方法，其特征在于，所述2#熔块包括以下组分：
SiO2 54％，Al2O3 29％，CaO 0.58％，MgO 2.7％，K2O 0.3％，Na2O 1.6％，Li2O 4.7％，B2O3 0.32％。
5.根据权利要求1所述的陶瓷材料成型方法，其特征在于，所述按照产品需求，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理，以对所述陶瓷粗坯进行初步成型，得到陶瓷初型，包括：
通过挤出工艺、冲压工艺、模框工艺，对所述陶瓷粗坯进行延展性处理以及塑形处理。
6.根据权利要求1所述的陶瓷材料成型方法，其特征在于，所述陶瓷初型在辊道窑中烧制的煅烧时间1-3h，煅烧温度900-1100℃。
7.根据权利要求1所述的陶瓷材料成型方法，其特征在于，所述已预加热的辊机平台的温度为500-700℃，所述辊机平台的轧制压力为5-30MPa。
8.根据权利要求1所述的陶瓷材料成型方法，其特征在于，所述陶瓷终型在高温窑炉烧结的烧结温度为1100-1200℃。
9.根据权利要求1所述的陶瓷材料成型方法，其特征在于，所述将所述陶瓷初型送入辊道窑烧制，并送入已预加热的辊机平台上进行压制成型，得到陶瓷终型之后，还包括：
通过机械手设备对所述陶瓷终型进行整型处理。
10.一种陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷制品基于上述权利要求1-9任一项所述的陶瓷材料成型方法制作而成。
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